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一文读懂单片机可以做什么？

2021-7-14 08:48:28 1099 单片机

0 单片机可以做什么？学习单片机需要哪些基本条件？单片机的结构是由哪些部分组成的？ MCS51单片机和8051、8031、89C51等有何关系？ 0
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杨悟牛 · 2021-7-14 10:20:27 沙发第1课：单片机简叙 1.单片机可以做什么？目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。小到电话，玩具，手机，各类刷卡机，电脑键盘，彩电，冰箱，空调，电磁炉，大到汽车，工业自动控制，机器人，导弹导航装置，甚至是美国的火星车，这些设备里面都含有一个或者多个单片机。单片机的数量不仅远超过PC机，甚至比人类的数量还要多。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一大批软硬件工程师。 2. 学习单片机需要哪些基本条件？模拟电路，数字电路基础，对C语言或汇编语言有一定的了解。当然，这些也可以在学习过程中掌握。对此这套教程均有讲解。硬件条件的话：电脑一台，实验开发平台一套。 3、单片机的结构一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储-内存）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片机。单片机是一种控制芯片，一个微型的计算机，而加上晶振，存储器，地址锁存器，逻辑门，七段译码器（显示器），按钮（类似键盘），扩展芯片，接口等那是单片机系统。天！PC中的CPU一块就要卖几千块钱，这么多东西做在一起，还不得买个天价！再说这块芯片也得非常大了。不，价格并不高，从1元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只8只引脚。为什么会这样呢？功能有强弱，打个比方，市场上面有的组合音响一套才卖几百块钱，可是有的一台功放机就要卖好几千。另外这种芯片的生产量很大，技术也很成熟，51系列的单片机已经做了十几年，所以价格就低了。既然如此，单片机的功能肯定不强，干吗要学它呢？话不能这样说，实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要动用一台台式电脑不成？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。所以8051出来十多年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。 4、MCS51单片机和8051、8031、89C51等的关系我们平常老是讲8051，又有什么8031，现在又有89C51，89s51它们之间究竟是什么关系？ MCS51是指由美国INTEL公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。 INTEL公司将MCS51的核心技术授权（卖）给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，以后我们将用89C51单片机来完成一系列的教学实验。如有错误请在本文评论中批评指正。 5.该学汇编还是学C语言？掌握用C语言单片机编程很重要，毕竟C容易写，可读性强，可移植性强。但是光会C语言也还是不够的，你还得了解汇编，实际上不是了解汇编指令，而是为了了解单片机的体系结构。可以肯定的说，最好的C语言单片机工程师都是从汇编走出来的编程者，所以我以为学习单片机，先学点汇编是必要的，但在以后的开发中主要用C语言，所以本系列教程将兼顾汇编和c两种语言。第2课：单片机引脚介绍单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 ⒈ 电源： ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V； ⑵ VSS - 接地端； ⒉ 时钟： XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊ 控制线：控制线共有4根 ⑴ ALE/PROG：地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 ② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 ⑵ PSEN：外ROM读选通信号。 ⑶ RST/VPD：复位/备用电源。 ① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ⑷ EA/Vpp：内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ① EA功能：内外ROM选择端。 ② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 ⒋ I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。拿到一块芯片，想要使用它，首先必须要知道怎样连线，我们用的一块称之为89C51的芯片，下面我们就看一下如何给它连线。 1、电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40管脚，负极（地）接20管脚。 2、振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须供给脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只要买来晶体震荡器，电容，连上就能了，按图1接上即可。 3、复位管脚：按图1中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。 4、 EA管脚：EA管脚接到正电源端。至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。我们的第一个任务是要用单片机点亮一只发光二极管LED，显然，这个LED必须要和单片机的某个管脚相连，不然单片机就没法控制它了，那么和哪个管脚相连呢？单片机上除了刚才用掉的5个管脚，还有35个，我们将这个LED和1脚相连。（见图1，其中R1是限流电阻）按照这个图的接法，当1脚是高电平时，LED不亮，只有1脚是低电平时，LED才发亮。因此要1脚我们要能够控制，也就是说，我们要能够让1管脚按要求变为高或低电平。即然我们要控制1脚，就得给它起个名字，总不能就叫它一脚吧？叫它什么名字呢？设计51芯片的INTEL公司已经起好了，就叫它P1.0，这是规定，不能由我们来更改。图1 名字有了，我们又怎样让它变‘高’或变‘低’呢？叫人做事，说一声就能，这叫发布命令，要计算机做事，也得要向计算机发命令，计算机能听得懂的命令称之为计算机的指令。让一个管脚输出高电平的指令是SETB，让一个管脚输出低电平的指令是CLR。因此，我们要P1.0输出高电平，只要写SETB P1.0，要P1.0输出低电平，只要写 CLR P1.0就能了。现在我们已经有办法让计算机去将P10输出高或低电平了，但是我们怎样才能计算机执行这条指令呢？总不能也对计算机也说一声了事吧。要解决这个问题，还得有几步要走。第一，计算机看不懂SETB CLR之类的指令，我们得把指令翻译成计算机能懂的方式，再让计算机去读。计算机能懂什么呢？它只懂一样东西——数字。因此我们得把SETB P1.0变为（D2H，90H ），把CLR P1.0变为（C2H，90H ），至于为什么是这两个数字，这也是由51芯片的设计者--INTEL规定的，我们不去研究。第二步，在得到这两个数字后，怎样让这两个数字进入单片机的内部呢？这要借助于一个硬件工具“编程器”。如果你还不知道是什么是编程器，我来介绍一下，就是把你在电脑上写出来来的代码用汇编器等编译器生成的一个目标烧写到单片机的eprom里面去的工具，80c51这种类型的单片机编程是一件很麻烦的事情，必要要先装到编程器上编程后才能在设备上使用，而目前最新的AT89s51或者STC89C51单片机能支持在线编程（isp）功能，不用拔出来利用简单的电路就可以实现把代码写入单片机内部。下面我们来实战一下：下图（图2）所示的软件名字叫keil —》点此下载，是用来编写程序代码并生成一个可以写入到单片机芯片的Hex文件（我们人要控制单片机只能用汇编语言或者C语言而单片机不认识怎么办呢？所以keil这个软件就把程序语言转换成了一种特定格式的Hex文件，只要把这个文件下载到单片机芯片单片机就会按我们程序的思路来运行）图2 （keil编程软件）图3（下载软件）好了…… ，我们把 SETB P1.0 这条汇编语句用keil软件编译生成Hex文件，然后用图3所示的软件和图1所示的硬件（用串口连接电脑）下载到我们已经做好的电路板上的单片机芯片里去（图省事的话建议直接买个开发板），然后接通电源……什么？灯不亮？这就对了，因为我们写进去的指令就是让P10输出高电平，灯当然不亮，要是亮就错了。所以要将keil编缉区的内容改为CLR P1.0，重新编译生成Hex文件，重新下载，接电，好，灯亮了。因为我们写入的Hex就是让P10输出低电平的指令。这样我们看到，硬件电路的连线没有做任何改变，只要改变写入单片机中的内容，就能改变电路的输出效果。

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